橡膠改性瀝青

橡膠粉改性瀝青（Asphalt Rubber,簡稱AR）是一種新型的優質複合材料。它在重交瀝青與廢舊輪胎橡膠粉和外加劑的共同作用下，橡膠粉通過吸收瀝青中的樹脂，烴類等多種有機質，經過一系列的物理和化學變化，使膠粉濕潤，膨脹，粘度增大，軟化點提高，併兼顧了橡膠和瀝青的粘性，韌性，彈性，從而提高了橡膠瀝青的路用性能。

“橡膠粉改性瀝青”是指把廢舊輪胎製成的膠粉，作為改性劑添加到基質瀝青中，在一個專門的特殊設備中，經高溫、添加劑和剪切混合等一系列作用製成的黏合材料。

橡膠粉改性瀝青的改性原理是輪胎橡膠粉粒在充分拌合的高溫條件下與基質瀝青充分熔脹反應形成的改性瀝青膠結材料。橡膠粉改性瀝青對基質瀝青的使用性能有很大的改善，且優於目前常用的改性劑SBS、SBR、EVA等製成的改性瀝青。鑒於它優良的使用性能和對環保的巨大貢獻，有專家預言：橡膠粉改性瀝青有望取代SBS改性瀝青。

在公路和高速公路的建設中可將膠粉加到瀝青中。這種應用起初不作為消耗廢輪胎的出路，而是為了提高瀝青的性能以達到與含有新彈性體的高質量瀝青相近的性能。將膠粉加到瀝青中的優點包括降低了路面開裂的傾向（尤其是在寒冷地區），提高了路面的耐久性、耐水性及石子的穩定性。橡膠改性瀝青更耐用，平均起來比傳統瀝青混合物使用壽命長7年。

用於改性瀝青的橡膠是具有高彈性的高聚物，在基質瀝青中加入硫化膠粉，能達到甚至超過苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物改性瀝青同樣的效果。膠粉改性瀝青的特點包括:

1、針入度減小，軟化點提高，黏度增大，說明瀝青高溫穩定性提高，對夏季行車的路面車轍、推擠現象有改善。

2、溫度敏感性降低。在溫度較低時，瀝青變脆使路面發生應力開裂；在溫度較高時，路面變軟，受承載車輛作用而變形。而用膠粉改性后，瀝青的感溫性得到改善，抗流動性提高，橡膠粉改性瀝青的黏度係數大於基質瀝青，說明改性后的瀝青有較高的抗流動變形能力。

3、低溫性能得到改善。膠粉可提高瀝青的低溫延度，增加瀝青的柔韌性。

4、黏附性增強。由於石料表面黏附的橡膠瀝青膜厚度增加，可提高瀝青路面抗水侵害能力，延長路用壽命。

5、降低雜訊污染。

6、增加車輛輪胎與路面的抓著性，提高行駛安全。

但是，這樣使用膠粉使瀝青的成本額外提高了，而且膠粉加到瀝青中使瀝青混合物更難處理（容易黏結），增加了操作時間。有時候含有大量膠粉的瀝青在熔化過程中容易著火，因此建議橡膠改性瀝青中膠粉的含量應低於10%。

丁苯橡膠改性瀝青

丁苯橡膠改性瀝青是丁苯橡膠與瀝青的混合物。在瀝青中摻入2~3%的丁苯橡膠，能使混合物在零下三十攝氏度時仍有彈性變形現象；且在零攝氏度時仍有很大強度。這種改性瀝青的耐磨性和抗老化性能較佳，對酸、鹼、水、臭氧也都有較好的耐受能力。丁苯橡膠改善了瀝青的延伸性，提高了針入度。摻入法有：

(1)乳液法：用丁苯膠乳直接摻入瀝青中使用；

(2)溶劑法：在異辛烷中溶入10%的丁苯橡膠，再和直鎦瀝青按1：1重量比在90攝氏度的環境下置於加熱器中混合，再於180攝氏度蒸發溶劑，製得針入度為92的改性瀝青。這種改性瀝青是良好的防水材料。

丁腈橡膠改性瀝青

丁腈橡膠改性瀝青丁腈橡膠與瀝青的混合物。丁腈橡膠是由丁二烯和丙烯腈在乳液中製成的共聚物。它有較高的耐熱性，可在130~-150攝氏度的環境中使用，且其耐汽油及脂肪烴油類的性能很優異。製作法大多以丁腈乳膠的方式摻入乳化瀝青中，以提高瀝青的耐熱、耐寒、耐油、耐化學腐蝕的性能和粘結性。這種改性材料是良好的防水材料。

天然橡膠改性瀝青

天然橡膠改性瀝青 由混溶性較好的天然橡膠與石油瀝青製成的混合物。這種改性瀝青在較高溫度時熱穩定性好，變形很小；低溫時仍有一定彈性和塑性，可以避免一般石油瀝青在低溫下容易產生的脆性和易裂性。配製時先行攪拌，使橡膠分散在液體碳氫化合物中，然後再將此膠乳和硬質瀝青混合，使混合物達到所需的針入度。這種改性瀝青是良好的防潮、防漏、耐氣候變化及溫度變化的防水材料。

對物理性能的影響

通常在熱老化條件下，瀝青的變化趨勢是變硬，表現為針入度降低。老化使三種改性瀝青的軟化點均升高。在70℃老化條件下，SBS改性瀝青的軟化點變化不大，SBR改性瀝青的軟化點則升高較多，而在100℃老化條件下，三種改性瀝青的軟化點均以較快的速度上升，但SBS改性瀝青軟化點的增幅仍然是最小的。這表明SBR改性瀝青比SBS改性瀝青易於老化。兩種SBR改性瀝青相比較，在100℃時，溶劑法製備的改性瀝青軟化點增幅大，這是因為在溫度低時，SBR改性瀝青中殘留的溶劑揮發性較小，對老化無明顯影響，而溫度高時，殘留溶劑揮發性提高，導致改性瀝青的老化迅速增加。

對形貌的影響

在老化的過程中瀝青內部結構的變化通常會引起其微觀結構形貌的改變。目前在瀝青的微觀結構形態研究方面，光學顯微鏡是應用非常廣泛的儀器。瀝青中聚合物形貌的變化可以通過光學顯微鏡的觀察來進行定性的分析，通過光源發出的自然光照向壓成薄片的瀝青樣品，使得瀝青中與背景有較大反差的聚合物顆粒在目鏡中成像，通過調節目鏡的焦距和採用適當的物鏡的放大倍數可以清晰地觀察到瀝青中聚合物的形貌。光學顯微鏡在使用過程中不需要特別制樣，這樣對儀器本身不會造成污染，與採用其他觀察瀝青形貌的方式相比，採用光學顯微鏡具有直觀、便捷的特點。

對化學結構的影響

在熱氧老化作用下，改性瀝青中聚合物和瀝青均會發生氧化反應，使得改性瀝青中含氧官能團增多，紅外光譜中羰基吸收峰的面積會增加，採用羰基吸收峰相對面積的變化可以評價改性瀝青的老化程度。對於SBR改性瀝青，在老化過程中由於聚合物的降解使得烯烴的含量減少，因而丁二烯雙鍵上C-H彎曲振動吸收峰的相對面積會減小，因此通過丁二烯中C-H吸收峰面積的變化可評價瀝青中SBR的降解程度。